Ⅰ "天文学家:先生,请问黑洞是什么>
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。
那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。
我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。
这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的侧面、甚至后背!
“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着,新的理论也不断地提出。不过,这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。
Ⅱ 天文学家研究黑洞对于人类有何帮助
关于我们人类对于宇宙探索稳步向前当中,关于近些时候美国联合中国以及世界上的其他国家一起向全世界公布了,在2018年我们拍摄的黑洞照片。这是人类首次公布关于黑洞的照片,在以前的时候,我们对于黑洞是非常的好奇,而这一概念也只不过出现在一些科幻小说,或者一些较为高端的科技,或者天文学报刊当中。那么关于天文学家研究黑洞对于人类有何帮助?这其中答案有以下几点。
三、关于关于如果在有一天黑洞出现在我们人类星球的附近,我们能否躲避?最后就是如果有一天黑洞出现在我们人类星球附近,我们能否找到方法能够进行躲避,这也是天文学家在研究黑洞的主要原因。
Ⅲ 天文学家发现黑洞竟可以打嗝是真的吗
事实证明,黑洞有和人类打嗝相似的习惯,天文学家刚刚捕获了宇宙最具破坏性的实体之一黑洞打嗝的照片证据,这个黑洞并不是一次打嗝,而是连续两次打嗝。
不管是我们人类,又或是小动物,“打嗝”可以说是一件比较司空见惯的事情。但是对于宇宙中的黑洞,如果我说它也会打嗝,你会信吗?
科学家利用人类最强大的太空观测工具 - 哈勃望远镜和钱德拉太空望远镜-已经在两个不同的事件中观测到了在遥远的星系中喷射热气的黑洞。这个名为SDSS J1354+1327的星系距离地球约8亿光年。
本周在美国天文学会(American Astronomical Society)的一次会议上天文学家介绍了这些观测结果,在最清晰的照片中,一个巨大的打嗝开始从黑洞左上方射出,而一个较旧的打嗝的残余物可以被发现仍然在下面消散。虽然这两个事件被认为间隔了大约十万年,但是当我们谈论黑洞活动的时候,这实际上是一个非常短的时间。研究人员认为,黑洞之所以打嗝,因为它正在消耗大量的附近物质。这个黑洞的大肚子正在吮吸着大量的物质。
Ⅳ 天文学家如何寻找黑洞
利用黑洞的引力。
对于恒星级黑洞,只能在双星系统中发现。在双星系统中的黑洞会吸积其伴星的物质,在吞噬这些物质的过程中发出大量X射线。如果一个双星系统中的一颗不可见子星是X射线源,且其光度变化无规律,质量大于中子星质量上限,那么它很可能就是黑洞。
还有星系中心的巨黑洞。它们同样会在吸收物质时发出大量辐射(射电、X射线等)。现在一般认为星系中心都有这样的黑洞。
Ⅳ 天文学家说的“黑洞”指的是什么
“黑洞”是一个天文学术语,又叫做“坟星”。经过研究,科学家已经证明,一颗很重的恒星燃烧后便开始收缩(恒星会在超新星爆发之后以很快的速度缩减),在恒星以很快的速度缩减的时候,伴随着物体向中心的快速坠落,星球本身的引力将大大增强。
科学家测算后指出,从引力半径的一倍多计算,在0.01秒以后,星球将变为黑洞,光线没有办法逃出,最终星球会完全消失。这些都源自于非常厉害的引力场。引力场内的一切物质会被其强大的引力摧毁,所以,任何物质都不可能存在于黑洞之内。科学家称这种现象为“黑洞无毛定理”。因为这种特性,黑洞又被人们形象的称作宇宙中“最自私”的物体。
科学研究表明,太空里黑洞的质量和大小都是不一样的。我们将一艘宇宙飞船放在太阳表面并发射,那是在半径70万千米的地方,要想让这艘飞船完全不受太阳引力的影响,它发射时必须设定一个每秒618千米以上的速度。随着太阳一直在坍缩,其半径越来越小,而物体的浓度却逐渐变大。
这个时候,太阳外面的引力场越来越强,所要求的逃逸速度也越来越快。如果说太阳减小到连3千米半径不到,飞船的速度至少要达到一秒几十万千米的速度才可能从其中逃逸。如此一来,太阳转化成一个连光也无法逃离的黑洞。
同时,黑洞包含一个不与外界联系的视觉世界,这是它的另一个特征。黑洞之外的物质可以进入其中,但是一旦进入后就无法再逃离出来。来自英国剑桥大学的物理学家霍金研究认为,在黑洞刚诞生的时候,它的视觉世界的外形是变动的,且没有一定的规则,在极短的时间之后,视界就形成了一种规则的形状,而且是不变的。
假设黑洞为球形对称,且不旋转,那么其视面是一个光滑面;如果说旋转轴对称的形状,那么视面为两头较尖的球形,黑洞扁平的程度受其角动量和重量的影响。科学家们认为,黑洞的性质是由角动量,质量和电荷这三项决定的。
科学家们虽然只能间接观测到黑洞,但一致认为,通过观测周围天体的变动,可以推断其间是否有黑洞存在。
同时,有一段时间物体是还没有进入黑洞视界的,其外形类似喇叭或圆盘,物质高速旋转,与黑洞外围发生摩擦,温度急剧升高,且会释放出高能量的电磁辐射。因此,通过测量电磁辐射,就可以判断黑洞是否存在。
除此之外,天文学家还观测到另一个星系M87,科学家认为一个更大的黑洞可能就在其附近,这个黑洞的质量至少是太阳的一百亿倍。许多天文学家认为,黑洞是宇宙中重要的物体。
科学家推测,有一个巨大的黑洞存在于银河系中,其有500太阳那样重,难以计算的恒星被这个巨大黑洞的引力吸引,它们绕着银河系以很快的速度转动,共同组成体积很大的物体,这个整体就是我们今天所观测到的浩瀚的银河系。
所以进一步对黑洞进行研究是有必要的,可以借此了解什么组成了宇宙以及天体是怎么形成的。
也许,目前黑洞仍然是一个难解之谜,但是,在科技迅猛发展的情况下,相信科学家终有一日能解开黑洞这个宇宙之谜。
Ⅵ 天文学家是如何推算出银河系内黑洞的数量的
在每一个可见的星系中,都有着大量的恒星存在。比如在我们银河系中,恒星的数量在内1000~4000亿颗之间,在银河系容的邻居仙女座星系中,这个数值还要翻上一倍,为星系的恒星数量通常都可以计算出来,如通过星系体积和质量、恒星的密度和运行状况等计算出恒星的大致数量,然而星系中黑洞的数量却难以计算出来。
如果没有这些现象的话,那么黑洞将无法被观测到,因为黑洞本身不会发光,对各个波段的电磁波都只会吸收不会发射,因此我们无很难发现它的踪迹。
Ⅶ 天文学家对黑洞的来源有几种看法分别是什么
经过天文学家研究,对黑洞的来源有3种看法:一是恒星在其晚年核燃料全部耗尽,星体在其自身引力作用下开始收缩凹陷,如果收留凹陷物质的质量大于太阳质量的3倍,那么收缩凹陷的产物便是黑洞;二是星系或球状星团的中心部分恒星很密集,星体之间容易发生大规模的碰撞,由此产生超大质量的天体坍缩后,便可以形成质量超过太阳1亿倍的黑洞;三是根据大爆炸的宇宙模型推断,大爆炸的巨大力量会把一些物质挤压得极其紧密,于是形成了“原生黑洞”。
Ⅷ 天文学家们将黑洞分为哪几类
一般来讲,天文学家们将黑洞分为两类:星状黑洞和超大质量星状黑洞。星状黑洞由质量相当于几个太阳的恒星坍缩形成,而超大质量星状黑洞的质量则可达十亿个太阳质量。研究这类奇异的天体有助于更好地研究宇宙的构成。